Tóm tắt Luận văn Khảo sát các phương pháp tính toán khả năng chịu lực của dầm cao bê tông cốt thép

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HỒ CHÍ MINH ------------------- PHÙNG QUỐC VIỆT KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA DẦM CAO BÊ TÔNG CỐT THÉP TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG TP.HỒ CHÍ MINH - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HỒ CHÍ MINH ------------------- PHÙNG QUỐC VIỆT KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA DẦM CAO BÊ TÔNG CỐT THÉP Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.KS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN TP.HỒ CHÍ MINH - 2020 -1- CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, xu thế phát triển trong thiết kế kiến trúc của các nhà cao tầng là tạo ra các công trình có công năng sử dụng đa dạng. Thay đổi lớn về hệ lưới cột vách giữa các tầng trên và dưới Dầm cao là một trong những giải pháp. Xuất phát từ những lý do trên học viên lựa chọn và nghiên cứu đề tài “KHẢO SÁT CÁC PHÁP TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA DẦM CAO BÊ TÔNG CỐT THÉP”. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Từ việc nghiên cứu đề tài, tác giả mong muốn bổ sung nâng cao kiến thức và tìm hiểu sâu hơn về kết cấu dầm cao. Qua đó có cái nhìn đầy đủ hơn về dầm cao, từ phạm vi sử dụng, đến lựa chọn phương án tính toán sao cho hiệu quả nhất. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu trong phạm vi luận văn là dầm cao BTCT một nhịp, chịu tải tập trung được khảo sát bằng các phương pháp: - Phương pháp tính toán ầd m cao bê tông cốt thép theo mô hình chống giằng (Strut and tie Model) - Phương pháp cánh tay đòn nội lực. - Kiểm tra khả năng chịu lực của dầm cao bằng việc áp dụng một số quy đinh theo TCVN 5574-2018 Trong các phiên bản trước của tiêu chuẩn bê tông và bê tông cốt thép TCVN 5574-1991, TCVN 5574-2012 chưa có chỉ dẫn nào về tính toán dầm cao nhưng đến phiên bản mới nhất TCVN 5574-2018 đã có hướng dẫn ngắn gọn về kiểm tra khả năng chịu lực cho phần tử tấm -2- tường bê tông cốt thép. Do đó, một trong những mục tiêu của luận văn là đề xuất quy trình phân tích và kiểm tra bền cho dầm cao bê tông cốt thép có vận dụng những điều khoản của TCVN 5574-2018. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ DẦM CAO VÀ ÁP DỤNG DẦM CAO TRONG XÂY DỰNG TỔNG QUAN VỀ DẦM CAO BÊ TÔNG CỐT THÉP Khái niệm Dầm cao là cấu kiện chịu tải trọng tác dụng trên một mặt, còn các gối tựa ở phía mặt đối diện sao cho các thanh chống chịu nén có thể hình thành và phát triển từ các tải trọng tác dụng đến các gối tựa. a. Trường hợp 1 b. Trường hợp 2 Hình 2.1 Các trường hợp dầm cao. CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CHỐNG - GIẰNG Khả năng chịu lực của thanh chống[ 1], [2], [4] Quy phạm ACI 318-14[6] quy định khả năng chịu lực danh định của thanh chống bê tông: ' Fns f ce.. A cs f y A s (23.4.1a ACI 318M-14) (3.1)  hệ số giảm khả năng chịu lực (ACI 318M-14 lấy  0,75 ) -3- ' ffce 0,85 s c (23.4.3 ACI 318M-14) (3.2) Trong đó: 0,85 là hệ số giảm cường độ bê tông kể đến tình trạng chịu lực dài hạn.  s theo bảng 23.4.3 Quy phạm ACI 318-14[6] Khả năng chịu lực của vùng nút Theo ACI 318 [6], khả năng chịu clự danh định của vùng nút: Fns f ce A nz (23.9.1 ACI 318M-14) (3.3) hệ số giảm khả năng chịulực (Quy phạm ACI 318M-14 lấy ), fce là cường độ chịu nén hiệu quả của bê tông vùng nút ' ffce 0,85 n c (23.9.2 ACI 318M-14) (3.4) Trong đó:  n theo bảng 23.9.2 ACI 318M-14 Kiểu vùng nút trong mô hình STM Vùng nút- C C-C 1,0 Vùng nút- C C-T 0,8 Vùng nút- C T-T 0,6 Anz là diện tích của mặt vùng Anzi W ni b s (ở mặt nút) (3.5) Hay Anzi W si b s (thiên về an toàn) (3.6) Khả năng chịu lực của thanh giằng Fnt A ts f y (3.7) là hệ số giảm khả năng chịu lực (ACI 318M-14 lấy )   0,75 -4- PHƯƠNG PHÁP CÁNH TAY ĐÒN NỘI LỰC Phá hoại do uốn. 3.2.1.1 Sự phân bố ứng suất trên tiết diện dầm 3.2.1.2 Tính toán khả năng chịu uốn. Khả năng chịu uốn của dầm[6] Mn A s f y j d M u (3.8) (3.9) Theo dự thảo Eurocode,CEB, ACI [8][4] Dầm đơn: l z 0,2. l 2 h với 12 (3.10) h l zl 0,6 với 1 (3.11) h l zh 0,6 ~ 0,8 với 24 (3.12) h Dầm liên tục: l z 0,2. l 1,5 h với 1 2,5 (3.13) h zl 0,5 với (3.14) (3.15) Phá hoại do cắt 3.2.2.1 Các dạng phá hoại do cắt. 3.2.2.2 Tính toán khả năng chịu cắt Theo ACI 318 [4], [8] Đối với dầm chịu tải trọng phân bố đều: xl 0,15 n Đối với dầm chịu tải trọng tập trung: xa 0,5  Lực cắt do ngoại lực tác dụng phải thỏa mãn điềukiện: -5- l V  0,66 f' b d đối với dầm có tỷ số n 2 (3.16) u c w d ln ' ln Vu  0,55 1 f c b w d đối với dầm có tỷ số 25 (3.17) 10d d l V  0,83 f' b d đối với dầm có tỷ số n 5 (3.18) u c w d Để thuận tiện thi công nên chọn: V  0,42 f' b d Với , dh 0,8 (3.19) u c w  Khả năng chịu lực cắt Vc của bê tông dầm cao (Task Committee 426, 1973) Muu '' V d Vc 3,5 2,5 0,16 f c 17 w b w d 0,5 f c b w d (3.20) Vuu d M M 1 3,5 2,5u 2,5 Vdu Với A s w bdw  Khả năng chống cắt của thép ngang ầd m cao Khả năng chịu lực của cốt thép được tính theo công thức sau: Av 1 l n d A vh 11 l n d V u Vs f y d V c (3.21) ssvh 12 12  MÔ HÌNH DẦM CAO VỚI PHẦN TỬ TẤM VỎ VÀ KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC THEO TCVN 5574-2018. TCVN 5574-2018[3] đã có hướng dẫn về việc phân tích tấm tường tổng quát, do đó luận văn này sẽ đề xuất cách vận dụng hướng dẫn này vào việc mô hình hóa tính toán độ bền cho dầm 0,75cao. -6- Mô hình phân tích nội lực dầm cao Hình 3.1 Phần tử dạng tấm tường Áp dụng một số quy định theo TCVN 5574-2018 để kiểm tra khả năng chịu lực của dầm cao. TCVN 5574-2018 [3]Phương trình cân bằng tổng quát Hình 3.1 2 NNNNNx,, u x .0 y u y xy (3.22) NNx, u x (3.23) NNy, u y (3.24) NNxy, u xy (3.25) Trong đó: NNxy, và Nxy lần lượt là các lực pháp tuyến và lực trượt. NNx,, u, y u và Nxy, u lần lượt là các giá trị giới hạn của các lực pháp tuyến và lực trượt. Giá trị của các lực pháp tuyến giới hạn Nxu, và N yu, cần được xác định từ tính toán tiết diện tẳng góc kéo hoặc nén đúng tâm. Giá trị của lực trượt giới hạn bao gồm thành phần do bê tông chịu Nbxy, u và do cốt thép Nsxy, u được xác định như sau: NRAbxy, u 0,3 b . b (3.26) NRAAsxy, u 0,5 s . sx sy (3.27) -7- KIẾN NGHỊ PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ DẦM CAO TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Mô hình dầm cao bằng phần tử thanh và kiểm tra bền theo phương pháp cánh tay đònộ n i lực theo TCVN 5574-2018 Quy trình tính toán Bước 1: Xác định M u và Qu Mum Bước 2: Diện tích cốt thép chính As : As fzy . l Dầmz 0,2. đơn: l 2 h 12 h l zl 0,6 với1 (3.28) h l zh 0,6với ~ 0,8 24 (3.29) h với (3.30) l Dầmz 0,2. liên ltục: 1,5 h 1 2,5 h zl 0,5 với (3.31) với (3.32) Bước 3: Kiểm tra tiết diện dầm Qu b10 R b bh Kiểm tra khả năng chịu cắt của bê tông và cốt thépQQQu b sw (3.33) 2,5h Khả năng chịu cắt của bêtong Q 0,5 R bh0 2,5 R bh b bt00a bt Lực cắt cho cốt thép ngang QQQu, sw b -8- RAsw sw Qsw q sw h0 . h 0 Q u , sw sw RAsw sw qsw 0,25 R bt b (3.34) sw Bước 4: Kiểm tra hàm lượng thép cấu tạo 2 As Rbt bh0 Thép dọc: s 0,1% , thép ngang : sw,max (3.35) bh0 Q Mô hình dầm cao bằng phần tử tấm vỏ kiểm tra bền theo TCVN 5574-2018 Kiểm tra (3.36) Trường hợp 1: N x 0 cấu kiện2 chịu kéo, NRAx, u s s NNNNNx,, u x .0 y u y xy Trường hợp 2: N x 0 cấu kiện chịu nén NRARAx, u b c s s NNx, u x Kiểm tra (3.37) NNy, u y Trường hợp 1: N y 0 cấu kiện chịu kéo NRAy, u s s NNxy, u xy Trường hợp 2: cấu kiện chịu nén, NRARAy, u b c s s Kiểm tra (3.38) Trường hợp 1: Nxy 0 cấu kiện chịu kéo, NRAAxy, u 0,5 s . sx sy Trường hợp 2: Nxy 0 cấu kiện chịu nén, NRAxy, u 0,3 b . b Kiểm tra (3.39) Với hai phương pháp trên tùy theo mức độ tính toán đơn giản hay phức tạp mà người dùng có thể lựa chọn trong thiết kế thực hành phù hợp. Với hai phương pháp này vậy liệu (cường độ bê tông, cường độ thép), hệ số tải trọng, hệ số độ tin cậy điều tuân theo TCVN 5574- 2018. Việc tính toán được minh họa theo các phương pháp sẽ được thực hiện ở chương sau.